科技就是有著點(diǎn)石成金的魔力,,它常常變幻于無(wú)形:可上九天探月,,也可深窺人體最細(xì)小的血管,;可用于高冷的軍事武器中,,殺敵于萬(wàn)里之外,;也可照進(jìn)你的碗里,,讓假冒食品遁形,。
中國(guó)航天科工集團(tuán)公司第三研究院下屬的天津津航技術(shù)物理研究所,,是國(guó)內(nèi)最早一批從事光電技術(shù)研究的軍工央企。日前中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者在這里見(jiàn)到了“傳說(shuō)中”的反偽裝和反恐等一系列軍用“黑科技”,,經(jīng)一群年輕的科研人員之手,,已經(jīng)華麗轉(zhuǎn)身成為老百姓身邊的“可用、好用”的民用科技,,并改變著每個(gè)人的生活,。
玉兔全景相機(jī)拍攝的“嫦娥三號(hào)”著陸器圖像。
反偽裝技術(shù)保衛(wèi)老百姓餐桌
把一片顏色形狀都極其逼真的假葉子,,放在一大叢樹葉之中,,僅靠肉眼很難識(shí)別,然而在光譜測(cè)量的“火眼金睛”下,,瞬間現(xiàn)形,。這項(xiàng)常見(jiàn)于軍事中的反偽裝技術(shù),被該所的光譜測(cè)量工程團(tuán)隊(duì)找到了新的用武之地,。
“羊肉是真是假,,魚死了幾個(gè)小時(shí),橙子表皮打的什么蠟,,一照便知,。”團(tuán)隊(duì)核心成員劉舒揚(yáng)指著一臺(tái)光譜成像設(shè)備解釋說(shuō),,原理是將成像技術(shù)和光譜分析技術(shù)結(jié)合起來(lái),,通過(guò)獲取目標(biāo)物的二維圖像信息和一維的光譜信息,快速反映出其物理和化學(xué)成分,。就是說(shuō),,假冒食品的“化妝”技術(shù)再好,在光譜面前也束手無(wú)策,。
聽上去挺簡(jiǎn)單,,但將這樣一套包含高光譜微型相機(jī)和高速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)備集成并實(shí)現(xiàn)高光譜圖像的采集、傳輸、存儲(chǔ)和處理功能,,并不容易,。劉舒揚(yáng)告訴記者,傳統(tǒng)的高光譜成像設(shè)備受限于體積,、重量和價(jià)格等原因,,難以廣泛推廣使用,而該款產(chǎn)品采用新工藝在單芯片上集成了光譜分光元件,、光電傳感器和讀出電路,,減少了整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度,具有光譜成像圖譜合一的優(yōu)勢(shì),,且體積小,、重量輕、成本低和速度快,。
這款產(chǎn)品的背后,,是由天津市中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才周濤博士領(lǐng)銜的年輕科研團(tuán)隊(duì)。劉舒揚(yáng)曾工作于歐洲微電子中心,,參與了世界上第一款單片式光譜成像微系統(tǒng)芯片的設(shè)計(jì)與開發(fā),,“我把自己掌握的設(shè)計(jì)及校準(zhǔn)技術(shù)和高維光譜特征提取和識(shí)別技術(shù)帶回中國(guó),希望能讓這項(xiàng)技術(shù)造福更多人”,。
光譜成像微系統(tǒng)可用于生活的方方面面,。目前已經(jīng)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域,完成了無(wú)人機(jī)載光譜成像儀研制工作,,實(shí)現(xiàn)了對(duì)水庫(kù)區(qū)藍(lán)藻水華等浮游植物的檢測(cè),;在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)了對(duì)地面農(nóng)作物種類鑒別的檢測(cè),。
目前該團(tuán)隊(duì)正在研究將這套系統(tǒng)微縮到手機(jī)芯片里,,“今后用手機(jī)一掃,便可知食品質(zhì)量和真假,。這將有廣闊的應(yīng)用空間”,。
把“嫦娥”探月的鏡頭用于醫(yī)療手術(shù)
“目前我國(guó)各個(gè)能進(jìn)行疑難外科手術(shù)的三甲醫(yī)院對(duì)于手術(shù)顯微鏡的需求完全依賴于進(jìn)口?!痹撍谖逖芯渴抑魅蚊宪姾显鴰ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)為“嫦娥三號(hào)”裝上自主研發(fā)制作的探月鏡頭,,如今他們把視線從外太空轉(zhuǎn)向人體微觀世界。
他注意到,,現(xiàn)在每臺(tái)進(jìn)口手術(shù)顯微鏡平均高達(dá)100多萬(wàn)元的售價(jià),成為各三甲醫(yī)院不得不提高外科手術(shù)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的“助推劑”,,“不得不承認(rèn),,進(jìn)口手術(shù)顯微鏡(俗稱高端手術(shù)顯微鏡)確實(shí)具有許多國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品難以達(dá)到的高性能,比如復(fù)消色差光學(xué)成像系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng),、智能動(dòng)平衡支架系統(tǒng)等,,更能滿足高精度、微創(chuàng)傷,、低風(fēng)險(xiǎn)的外科手術(shù)要求,。”孟軍合說(shuō),,研發(fā)過(guò)程極其復(fù)雜,,“團(tuán)隊(duì)拿出了航天人的精神,難度再大,,也要造出來(lái)中國(guó)人自己的高端手術(shù)顯微鏡,。”
由他們?cè)O(shè)計(jì)完成的探月鏡頭,,當(dāng)年安裝在“嫦娥三號(hào)”著陸器頂部的地形地貌相機(jī)上,,拍攝傳回了“玉兔號(hào)”月球車上清晰的五星紅旗照片,“當(dāng)時(shí)也是困難重重,,必須適應(yīng)太陽(yáng)紫外輻射與粒子輻射的輻照,、真空和200℃以上月夜交變溫差條件等?!泵宪姾险f(shuō),,團(tuán)隊(duì)最后生產(chǎn)出的光學(xué)鏡頭重量比原計(jì)劃減輕25%,質(zhì)量也超過(guò)了預(yù)期,。
把探月鏡頭的技術(shù)“放”進(jìn)手術(shù)室,,開發(fā)的過(guò)程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。孟軍合說(shuō),,其中涉及光學(xué)設(shè)計(jì)與裝校,、機(jī)械設(shè)計(jì)、先進(jìn)制造,、電子電氣,、軟件工程等多學(xué)科領(lǐng)域,“不僅是鏡頭,,顯微鏡的各個(gè)零部件也需要自主研發(fā)”,。目前,團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)兩年已經(jīng)完成高端手術(shù)顯微鏡產(chǎn)品所有核心技術(shù)突破,,以及試制樣機(jī)生產(chǎn),,“價(jià)格將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于進(jìn)口產(chǎn)品,真正讓普通患者受益”,。
反恐夜間作戰(zhàn)技術(shù)用于夜間輔助駕駛
航空航天技術(shù)中用于夜間作戰(zhàn)的紅外熱成像技術(shù),,可以放到普通的私家車?yán)?,即使遇到黑暗、車燈眩光,、霧霾雨雪等惡劣環(huán)境,,輔助駕駛者也照樣能通過(guò)紅外輻射成像“看清”道路,如果在車輛周圍出現(xiàn)行人,、車輛及動(dòng)物,,其可向駕駛者及時(shí)報(bào)警。這是該所自主研發(fā)的車載夜視輔助駕駛系統(tǒng),。
全天候智能監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)也是該所研發(fā)的防爆型“紅外+可見(jiàn)光”雙光一體化智能監(jiān)控設(shè)備,。這款監(jiān)控設(shè)備即使在黑夜、雨雪,、煙霧等各種惡劣天氣下均可正常工作,,同時(shí)耐海洋和工業(yè)大氣的侵蝕,可適應(yīng)-455℃至70℃苛酷工作環(huán)境,,可作為防爆型安防監(jiān)控類產(chǎn)品,。
此外,該所還將飛機(jī)制造業(yè)的焊接技術(shù)引入3D打印,,成功研發(fā)出便攜3D打印機(jī),。這款設(shè)備擁有迷你的身材、輕巧的體型,,操作簡(jiǎn)單,,工作完成后可方便地折疊收納,放入背包或行李箱中,,隨時(shí)打印出設(shè)計(jì)方案,。這款打印機(jī)采用獨(dú)特的靜音技術(shù),比普通打印機(jī)噪音減小15分貝以上,。目前該產(chǎn)品的性能指標(biāo)與國(guó)外同類產(chǎn)品一致,,基本可以替代進(jìn)口。
“我們是國(guó)內(nèi)最早從事光電工程技術(shù)研究及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的骨干單位之一,?!苯蚝郊夹g(shù)物理研究所黨組書記張健說(shuō)。
在該所先后完成的400余項(xiàng)軍工科研任務(wù)和150余項(xiàng)民用科研任務(wù)背后,,也培養(yǎng)出一批有突出貢獻(xiàn)的知名專家和學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人,。“預(yù)計(jì)‘十三五’期間,,實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入30億元,,軍民品比例達(dá)到5∶5”,張健說(shuō),,在這個(gè)相互融合的過(guò)程中,,也能激發(fā)出年輕科研人員的活力和創(chuàng)新能力,,讓航天人的航天精神為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。